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聚氨酯弹性体用小分子二醇扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-7-29 11:34:54

本文介绍聚氨酯弹性体用小分子二醇扩链剂

采用聚氨酯弹性体用小分子二醇扩链剂制备了具有不同性能的聚氨酯弹性体(PUE)材料,研究了聚氨酯弹性体用小分子二醇扩链剂用量对聚氨酯弹性体性能的影响。

结果表明:对于数均相对分子质量(Mn)为2000的聚酯多元醇CMA-24和聚己内酯多元醇PCL-220N而言,随着聚氨酯弹性体用小分子二醇扩链剂用量的增加,所合成的PUE断裂伸长率下降,硬度及100%或300%定伸强度增加,玻璃化转变温度(Tg)升高,阻尼因子tanδ最大值越来越低;对于Mn为3000的聚酯多元醇CMA-66而言,随着小分子二醇用量的增加,所合成的PUE的硬度、断裂伸长率下降。

当小分子二醇(乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇(HDO))与CMA-66的物质的量比为1:1及2:1时,所制得PUE有2个Tg峰,当比值为3:1及4:1时,Tg为1个峰。当HDO与CMA-66的物质的量比由1:1增大到4:1时,所制PUE由完全不透明转变为透明。

粘接界面分析。为研究PU胶片对PMMA表面的粘接效应,用原子力显微镜观察了剥离界面。从可以看出,与纯PMMA板比较,PU-EG与PMMA剥离后,PM-MA侧和PU-EG侧更加凹凸不平,这表明PU-EG与PMMA界面处的粘接力较强。根据AFM的高度成 像技术计算得到的各种材料的表面粗糙度和每一种材料的截面曲线。

由a~c计算得到纯PMMA表面、 PU-EG胶片剥离后的PMMA表面和PU-1,4-BG胶片剥离后的PMMA表面的均方根粗糙度分别为2.0nm,21.6nm和17.0nm,表明加入扩链剂后PMMA表面变粗糙,预示着PMMA的表面 性质已经改变。PU-EG-PMMA的粗糙度略大于PU-1,4-BG-PMMA,这可能与PU-EG对PMMA的剥离强度更大有关。仅通过AFM测试,不能确定是否在PMMA表面留下一薄层PU材料。为此,进一步对剥离界面进行了XPS分析。



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XPS是研究固态聚合物表面组成和结构的最好技术之一。利用XPS技术研究了纯PMMA表面、空气-PU-EG界面的PU表面,剥离界面处PMMA一侧 的表面和剥离界面处PU-EG一侧的表面化学元素组成, 四个样品的XPS结果表明均存在C,O和N元素。四个样品的C1s拟合谱,在284.8eV,286.4eV和288.9eV处的谱峰分别对应着烷基碳(C—C和C—H),醚碳(C—O)和羰基碳(O—C=O)。可以看出剥离界面PMMA一侧的碳官能团组成与纯PMMA极其相似,表明PU-EG基本没有黏在PMMA上。

剥离界面PU一侧的醚碳和酯基碳的含量在PMMA和PU之间,且与PMMA更接近,表明PMMA有相当一部分留在PU-EG的表面上,即在扯断PU-EG-PMMA时,并不是完全从界面处断开 的。在聚合物材料中, C1s的信息深度为5~10nm,可以估计约有几个nm厚度的PMMA覆盖在PU-EG表面,当然此厚度是不均匀的。这也是造成样条出现横纹相和PMMA表面粗糙度大大增加的原因。PMMA留在PU表面也表明PMMA 与PU-EG间存在着较强的键合作用。

粘接机理分析。将PMMA板材浸泡于80℃中的EG中,二月桂酸二丁基锡的质量分数为0.02%,24h和48h时各取出一片样条,棉花蘸洗涤灵洗3次,去离子水洗3 次,压缩空气吹干,测静态接触角。没有处理过的PMMA、反应24h和48h的PMMA的接触角分别为76.0°,69.9°和61.9°。接触角减小表明PMMA在反应后表面能升高,亲水性增强,说明表面 可能发生了酯交换反应,产生了羟基。

研究了异氰酸酯基聚合物对钢材表面的粘接,发现优异的粘接效果来源于在界面处形成了氧-氰酸酯化学键(类似于氨基甲酸酯)。发现异氰酸酯基聚合物对铝材表面的粘接也遵循此机理。因此,我们推测未 反应完全的异氰酸酯基官能团从反应混合料中迁移 到界面处,与PMMA表面的羟基官能团反应。即PMMA与PU间形成了较强的化学键,使得他们之间粘接强度良好。

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